玄武岩纤维筋输电线路铁塔基础设计方法研究

2016-05-30史先杰吴雪

中国高新技术企业 2016年19期

史先杰　吴雪

摘要：玄武岩纤维复合材料（BFRP）具有抗拉强度高、抗腐蚀性能优良、重量轻、耐疲劳、耐高低温等优良特性。文章对玄武岩纤维筋混凝土灌注桩单桩的承载力、位移进行分析，提出了玄武岩纤维筋输电线路铁塔基础的设计方法。

关键词：玄武岩纤维筋；输电线路；铁塔基础设计方法；承载力；刚度；混凝土灌注桩文献标识码：A

中图分类号：TU984 文章编号：1009-2374（2016）19-0142-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.068

玄武岩纤维复合材料（BFRP）具有抗拉强度高、抗腐蚀性能优良、重量轻、耐疲劳、耐高低温等优良特性，因此在沿海地区的输电线路工程中，采用轻质高强、绝缘、耐高低温和耐腐蚀的玄武岩纤维复合筋，进行基础混凝土结构的配筋，有望有效提高沿海地区输电线路基础结构的耐腐蚀性，延长使用寿命。

本文依托江苏省电力公司2014年科技项目《玄武岩纤维在输电塔基础中应用研究》，对玄武岩纤维筋应用于铁塔基础中采用的设计方法进行研究。

1 设计原则

由于BFRP良好的抗腐蚀性能，长期耐久性有保证，因此BFRP筋混凝土灌注桩可用在环境恶劣的沿海或者强腐蚀地区，但在设计使用过程中必须采取一定的设计方法和设计原则。一般BFRP筋混凝土灌注桩基础设计可采用等强度（面积）设计或等刚度设计原则。

等强度（面积）设计原则就是使BFRP筋与钢筋具有相同的设计应力和使用应力，通常做法是用相同截面积的BFRP筋代替钢筋，可用在对竖向承载力和裂缝控制要求不高，并且不是水平荷载和水平位移控制的桩基中，其刚度较低，在桩身开裂之前与钢筋混凝土桩具有相同的刚度，其水平位移与稳定控制良好，开裂之后刚度下降较钢筋混凝土桩要快，在相同水平荷载下水平位移是同等钢筋混凝土桩的3～4倍。

等刚度设计可用在对承载力较高且由水平荷载或水平位移控制的桩基中，其刚度、竖向承载力、水平承载力和水平位移、裂缝控制等，无论是桩身开裂前或开裂后都等同或强于钢筋混凝土桩，是一种保守的设计方法。

2 单桩承载力标准值

第一，一级杆塔桩基，有条件时应采用现场静载荷试验，并结合静力触探、标准贯入等原位测试方法综合确定；二级杆塔桩基应根据静力触探、标准贯入、经验参数等估算，并参照地质条件相同的试桩资料，综合确定。当缺乏可参照的试桩资料或地质条件复杂时，应由现场静载荷试验确定；对三级杆塔桩基，如无原位测试资料时，可利用承载力经验参数估算。

第二，采用现场静载荷试验确定单桩下压极限承载力标准值时，在同一条件下的试桩数量不宜小于总桩数的1%，且不应小于3根，工程总桩数在50根以内时不应小于2根。试验及单桩下压极限承载力取值按JGJ 94-2008附录C方法进行。

4 玄武岩筋灌注桩施工构造要求

4.1 玄武岩筋锚固

根据《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》（GB 50608-2010），BFRP筋最小锚固长度不应小于35d，当锚固长度不足时，应采用可靠的机械锚固措施。玄武岩纤维筋在节点处的锚固，可采用以下两种方式：一是采用订制弯折筋搭接锚固的方法；二是直线筋在端部直接采用螺帽形成扩大端的锚固方式，两者都很有效地实现梁柱锚固。

4.2 玄武岩筋搭接连接

图2是玄武岩筋常见的两种搭接方式，需保证35d的搭接长度，以保证力的有效传递，搭接处可以用铁丝、塑料扎带或玄武岩纤维原丝浸透环氧树脂后残绕再涂抹环氧树脂密封。

4.3 玄武岩箍筋

玄武岩筋易加工成形，可以在工厂做成各种形状，一般桩基中需要的螺旋箍筋和方形箍筋需在工厂定制

加工。

5 结语

采用BFRP筋等面积设计时需考虑单桩竖向承载力和水平承载力的降低，特别要注意水平承载力和水平位移，因为等面积时桩身刚度比混凝土桩低，其水平位移易超限，按刚度折算的话在相同水平荷载下BFRP筋混凝土桩水平侧移是钢筋混凝土桩的3～4倍。

采用等刚度设计时，竖向承载力和水平承载力都与钢筋混凝土桩类似，裂缝控制要更强，但需考虑刚度变大时，BFRP筋变密集或直径变大在施工时可能出现的

问题。

参考文献

[1]周俊龙，江世永，李炳宏，欧忠文.玄武岩纤维增强

塑料筋耐腐蚀性研究[J].土木建筑与环境工程，